文章核心观点 - 华中科技大学等研究团队开发出新型柔性电子机器人（FEbots），该机器人通过结合柔性电子技术与振荡驱动机制，实现了在有限尺寸和重量平台上的地形适应性、实时感知和自主决策能力，为解决微型机器人在复杂非结构环境中的应用难题提供了创新方案 [1][3] FEBots的核心设计与模块化架构 - FEbots采用模块化架构，由可编程柔性电子模块和分布式刚毛阵列两大核心部分构成，支持功能的"即插即用"和快速重构 [5] - 可编程柔性电子模块包括集成应变传感器的驱动模块、温度/湿度传感器模块、接近传感器模块以及中央控制器，通过导电胶带连接实现灵活组装 [5] - 分布式刚毛阵列由超弹性合金制成，具有优异的弹性变形能力、耐腐蚀性和耐用性，是主动驱动机制的关键部分 [5] - 通过模块化组合，可构建不同形态的FEbot，例如适用于密闭空间的I型（千足虫形）和增强户外导航稳定性的II型（方形）配置 [5] 振荡驱动与不对称摩擦的科学 - FEbots的运动核心源于振荡驱动机制，利用分布式刚毛阵列实现不对称摩擦，即不同方向上的摩擦力存在差异 [6][7] - 在一个驱动周期内，单元经历压缩阶段、向后滑动和向前滑动三个关键状态，其中向前滑动位移为0.265毫米，向后滑动位移为0.085毫米，净向前的位移由摩擦力不对称性产生 [7] - 研究团队采用Cosserat弹性杆理论建立刚毛变形动力学模型，仿真结果与高速摄像捕捉的螺旋状质心轨迹高度吻合 [7] - 刚毛几何参数对运动性能有显著影响，当参数优化为长度7毫米、直径0.1毫米、接触角60度时，速度可达109.5毫米/秒，并在速度、稳定性和爬坡能力（最大18度）之间取得最佳平衡 [9] FEBots的多模式运动与环境感知能力 - FEbots具备多模式运动能力，例如I型FEbot以87.6毫米/秒的速度在垂直通道中爬升，并能携带相当于自身重量5.1倍的有效载荷，穿过仅14毫米宽的通道（为其体宽的70%） [11] - II型FEbot展示全向运动能力，包括直线运动、转向和原地旋转，防水封装后还能在水下表面以9毫米/秒的速度行进 [12] - 可折叠刚毛设计通过加热形状记忆合金弹簧调整刚毛角度（从0度到45度），实现双向运动，并能承受相当于自身重量25万倍的压力而不会损坏 [12] - FEbots配备姿态传感器、温度/湿度传感器、应变传感器和微型摄像机等，可实时监测自身曲率（-0.09至0.11每厘米）和环境参数（温度33.7-39.7摄氏度），支持狭窄空间特征检测 [12][13] 嵌入式人工智能 - 研究团队通过超维计算（HDC）这一脑启发式计算范式，在机载计算芯片上实现低延迟、低功耗的实时智能决策 [15] - HDC过程包括训练阶段（提取传感器数据时域特征并编码为超维向量）和推理阶段（通过汉明距离比较识别结果），直接用于调整驱动振荡器的PWM占空比以控制运动 [16] - FEbots展示危险规避能力，能从低速巡航（4.4毫米/秒）切换到高速逃逸（105毫米/秒），此转换由接近传感器触发并通过HDC实时实现 [18] - 在复杂环境中，FEbots通过HDC协调两侧振荡器，实现对目标温区（47.5±2.5摄氏度）的追踪，同时成功规避所有障碍，表明系统能集成多种传感器输入并行处理多任务 [18]